Де всі крихітні чорні діри?
![Де всі крихітні чорні діри? - фото](http://ostannipodii.com/a/202102/de_vsi_krihitni_chorni_diri-100021221/big.jpg)
Відкриття небесного "єдинорога", який має лише тендітні 2,9 сонячні маси, може допомогти розкрити таємницю, яка давно бентежила астрономів.
Про це розповідають в Університеті штату Огайо.
Майже десятиріччя тому астрофізик з Університету Арізони Феріал Озель та її колеги помітили дещо дивне. Хоча в нашій галактиці було виявлено різноманіття чорних дір, та розмір жодної, здавалося, не опускався нижче певної межі. "Схоже, що не вистачає чорних дір нижче п′яти сонячних мас", - каже вона. "Статистично, це було дуже важливо".
Після того, як Озель у 2010 році опублікувала статтю про цю проблему, ця так звана масова прогалина залишилася незрозумілою. Навіть після того, як гравітаційні хвильові детектори LIGO та Virgo почали виявляти десятки прихованих чорних дір -- у тому числі кілька несподіванок -- масова прогалина, схоже що, міцно трималася.
З часом такі астрофізики, як Озель, почали замислюватися: чи маленькі чорні діри просто важко знайти, або їх взагалі може не існувати? "Важливо встановити спостережливо, чи справді ця прогалина реальна, чи це спостережний артефакт", - говорить Вікі Калогера, астрофізик з Північно-Західного університету та провідний член команди LIGO.
Останні відкриття починають наводити на думку, що другий варіант може бути вірним. За минулі два роки дослідники виявили кілька можливих чорних дір у масовій прогалині. Потім, на початку цього місяця, астрономи представили докази того, що може бути найкращим кандидатом на даний момент: об′єкт у 2,9 сонячних мас, який отримав назву "єдиноріг".
До LIGO астрономи знаходили чорні діри здебільшого шляхом пошуку рентгенівських променів, які вони виробляють, висмоктуючи речовину з сусідньої зірки. Астрономи також могли виявити гравітаційний ефект, який мала б чорна діра на іншу зірку в бінарній системі. Дослідники єдинорога застосували цей останній метод, зосередившись на системі під назвою "V723 Monoceros", розташованій приблизно за 1000 світлових років від нас. Вони вивчали рух зірки-червоного гіганта за допомогою різноманітних телескопів, зокрема супутника Gaia Європейського космічного агентства, який картографує положення мільярдів зірок у нашій галактиці, та Супутника спостереження за транзитами екзопланет (TESS) від НАСА.
Дослідники дійшли висновку, що червоний гігант, схоже що, танцює з невидимим партнером. Команда написала: "Найпростіше пояснення темного компаньйона - один компактний об′єкт, швидше за все, чорна діра, в "масовій прогалині".
Якщо це відкриття буде підтверджене, це допоможе висвітлити тонку відмінність, яку природа надає масивній зірці наприкінці її життя. Коли гігантська зірка вичерпує своє паливо, маса зірки спадає всередину і її ядро руйнується. Якщо маса, що надходить, може вибухнути і подолати гравітаційну силу зірки, вона спалахує надновою. Але якщо ні -- якщо просто занадто багато маси -- зірка руйнується в собе й утворює чорну діру.
"Це гонка між вибухом і утворенням чорних дір", - говорить Тод Томпсон, астрофізик-теоретик з Університету штату Огайо і співавтор нещодавньої роботи. "Цю гонку потрібно виграти приблизно за секунду. Якщо за одну секунду вона не вибухне, тоді утворюється чорна діра. Якщо вона все-таки вибухне, вона залишить за собою нейтронну зірку".
![]() | Астрономи заявили, що знайшли найближчу чорну діру середньої маси |
|
![]() | Запропоновано модель, яка пояснює нестачу мініатюрних чорних дір у ранньому Всесвіті |
|
![]() | Чорні діри - це "зірки смерті" в дії |
Що саме визначає, чи вибухне зірка як наднова, чи колапсує в чорну діру, незрозуміло. "Реальна фізика вибуху наднової надзвичайно невідома", - говорить Томпсон. Масова прогалина чорних дір "може бути суттєво важливим ключем у розумінні цього процесу".
До сих пір було зроблено кілька попередніх відкриттів у масовій прогалині. Бенджамін Гізерс з Університету Геттінгена в Німеччині та його колеги виявили можливу чорну діру в 4,4 сонячних мас у 2018 році, тоді як Томпсон та його колеги знайшли кандидата в 3,3 сонячних мас у 2019 році.
Потім, у минулому році, вчені з LIGO оголосили про виявлення об’єкта, що в 2,6 рази перевищує масу нашого Сонця -- дуже дражливого кандидата, який має масу, комфортну для масової прогалини. "Найкращий випадок для чорної діри масової прогалини від LIGO", - каже Томпсон.
Однак при цих нижчих масах важко відрізнити чорну діру від нейтронної зірки, оскільки остання може доходити до теоретичного максимуму у 3 маси Сонця. І залежно від умов, нейтронні зірки також можуть здаватися темними. "Якщо нейтронна зірка - це пульсар із спрямованим на вас промінем, це дуже очевидна річ", - говорить Том Маккарон, експерт з чорних дір і нейтронних зірок з Техаського університету. "Але якщо це не так, - додає він, - дуже важко відрізнити від чорної діри".
Таким чином, відкриття чорних дір, такі як нещодавнє від LIGO, досі не підтверджені, як і єдиноріг. "Це виглядає правдоподібно", - каже Йозель. "Я думаю, що їх методи обґрунтовані, а аналіз ретельний. Існує ще кілька інших можливостей щодо того, чим це може бути, але висновок, до якого вони прийшли -- що це, швидше за все, одиночний темний об’єкт масою 2,9 сонячних мас -- здається мені обґрунтованим".
Не всі так впевнені. З одного боку, можливо, що ця конкретна система є не бінарною системою, а потрійною, з двома меншими об’єктами, що враховують відсутність маси. Маккарон також зазначає, що якщо єдиноріг -- це чорна діра, він повинен відтягувати речовину від зірки-супутника і створювати рентгенівські промені. "Рентгенівська світність є дуже слабкою для сценарію з чорною дірою", - каже він.
Існує також невизначеність щодо маси самого об’єкта. Хоча найкраща оцінка -- 2,9 сонячних мас, автори стверджують, що він може важити як лише 2,6 і як 3,6 сонячних мас. "Цей діапазон занадто широкий для нас, щоб бути впевненим, що це [не] нейтронна зірка", - говорить Калогера. "І в спостереженнях немає нічого іншого, що дозволяє відрізнити нейтронну зірку від чорної діри".
Якщо це відкриття виявиться не чорною дірою -- і особливо якщо інші кандидати також не витримають перевірку, -- можливо, чорні діри просто не утворюються нижче 5 сонячних мас. Таке відкриття мало б значні наслідки для нашого розуміння фізики наднової. "Якщо у вас справді є прогалина, це говорить про дуже швидкий механізм вибуху", - говорить Маккарон. "Ми не розуміємо, що рухає вибухами наднової настільки добре, щоб мати сильне теоретичне упередження щодо того, чого очікувати".
Але якщо єдиноріг є насправді чорною дірою, він може бути одним із багатьох у цій прогалині, що очікують на відкриття та вивчення. "Ось що захоплює у цій роботі", - каже Йозель. "Якщо ми дійдемо до точки, коли ми знаємо більше одного або двох з цих об′єктів, то ми зможемо зрозуміти, які типи процесів ведуть до цих чорних дір меншої маси".
Читайте ще цікаві новини про космос.
Останні новини
![]() | 05:53, 23 липня 2024 р. 23-28 липня в Києві проходять продуктові ярмарки | |
![]() | 15:16, 21 липня 2024 р. В Києві на атракціоні над Дніпром обірвався трос з людиною | |
![]() | 08:27, 20 липня 2024 р. Вночі ППО знищила 13/17 БпЛА та 0/4 ракет | |
![]() | 08:44, 20 липня 2024 р. Війна: ситуація на ранок 878 доби повномасшт. російського втор... | |
![]() | 15:09, 20 липня 2024 р. Британська розвідка проаналізувала ситуацію на ЛБЗ на Донеччині | |
![]() | 22:01, 10 липня 2024 р. Астрономи заявили, що знайшли найближчу чорну діру середньої м... | |
![]() | 07:58, 30 травня 2024 р. Запропоновано модель, яка пояснює нестачу мініатюрних чорних д... | |
![]() | 09:39, 23 травня 2024 р. Чорні діри - це "зірки смерті" в дії | |
![]() | 12:17, 11 травня 2024 р. Деякі надмасивні чорні діри є тихими ненажерами | |
![]() | 09:50, 28 квітня 2024 р. Вебб виявив, що чорні діри швидко зупиняють зореутворення у ма... | |